一种自动化果树剪枝机械设备及控制方法技术

本发明专利技术涉及一种自动化果树剪枝机械设备及控制方法，包括修剪机械装置、机架总成装置和液压驱动系统总成，所述机架总成装置包括固定架、横向滑接在固定架上的横移架、铰接在横移架上的转动架以及滑接在转动架上的伸长架，所述液压驱动系统总成包括横移液压缸、角度调节液压缸和高度调节液压缸，横移液压缸的两端连接固定架和横移架，角度调节液压缸的两端连接横移架和转动架，高度调节液压缸的两端连接转动架和伸长架，修剪机械装置安装在伸长架上，通过横移液压缸实现修剪机械装置的横向伸缩移动；通过高度调节液压缸实现修剪机械装置的高度伸缩调节；通过角度调节液压缸实现修剪机械装置的角度调节；可适应修剪时对不同树形、高度、角度的需求。高度、角度的需求。高度、角度的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种自动化果树剪枝机械设备及控制方法


[0001]本专利技术涉及农林机械
，尤其涉及到自动化果树剪枝机械领域，具体是指一种自动化果树剪枝机械设备及控制方法。

技术介绍

[0002]我国是水果产业大国，以苹果为例，我国苹果种植规模和产量居世界第一，全国苹果总产量达到近4亿吨。近年，耕地面积逐渐减少且农村劳动力短缺，这使传统的种植管理模式和方法不再适应现代化的发展趋势。规模化的矮砧密植果树种植和现代化的果园管理模式得到广泛推广，矮砧密植果树的机械化作业也将逐步替代传统果树作业方式。
[0003]规模化的矮砧密植果树管理作业中的整枝修剪对水果的生产具有重要的作用，果树生产作业期间，整枝修剪是最为耗时费力的作业环节。修剪作业的好坏对水果后期的产量以及质量都有着直接影响。现代果园种植规模大，修剪工作主要依靠于人工，存在着技术性要求高、劳动强度大、作业效率低等问题。近年，果树剪枝作业的配套机械技术也有一定的发展，但目前常用的剪枝机械多为半自动手持式剪切、锯片式，结构简单，但依然需要较高的人工技术要求与劳动力。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术的不足，提供一种自动化果树剪枝机械设备及控制方法，该设备结构合理、自动化程度高，可以有效解决剪枝作业劳动强度大、自动化程度低、剪枝设备不成熟、作业效率低等问题。
[0005]本专利技术是通过如下技术方案实现的，提供一种自动化果树剪枝机械设备，包括修剪机械装置、机架总成装置和液压驱动系统总成，所述机架总成装置包括固定架、横向滑接在固定架上的横移架、铰接在横移架上的转动架以及滑接在转动架上的伸长架，所述液压驱动系统总成包括横移液压缸、角度调节液压缸和高度调节液压缸，横移液压缸的两端连接固定架和横移架，角度调节液压缸的两端连接横移架和转动架，高度调节液压缸的两端连接转动架和伸长架，所述修剪机械装置安装在伸长架上。
[0006]本方案中的固定架安装在拖拉机的前端，通过控制横移液压缸，实现横移架的横向伸缩移动；通过控制角度调节液压缸，实现转动架的角度调节；通过控制高度调节液压缸，实现伸长架的高度伸缩调节；并通过安装在伸长架上的修剪机械装置对果树进行修剪，可适应果园果树修剪时对不同树形、高度、角度的需求。
[0007]作为优化，所述修剪机械装置包括均安装在伸长架上的纵向修剪装置和顶部修剪装置，所述纵向修剪装置包括固接在伸长架上的纵向锯座支撑方管、安装在纵向锯座支撑方管上的多个锯片支撑单体以及安装在纵向锯座支撑方管上的一个驱动支撑单体，驱动支撑单体通过链条与锯片支撑单体连接；所述顶部修剪装置包括铰接在伸长架上的顶部锯座支撑直角方管、安装在顶部锯座支撑直角方管上的多个锯片支撑单体以及安装在顶部锯座支撑直角方管上的一个驱动支撑单体，所述驱动支撑单体通过链条与锯片支撑单体连接，
所述顶部修剪装置还包括带动顶部锯座支撑直角方管摆动的顶部方管驱动机构；锯片支撑单体和驱动支撑单体上均装有修剪锯片，所述修剪机械装置还包括带动驱动支撑单体旋转的液压马达。
[0008]本方案中的液压马达驱动修剪锯片旋转，从而对果树进行修剪，纵向修剪装置主要对果树的侧面进行修剪，顶部修剪装置主要对果树的顶部进行修剪。
[0009]作为优化，所述锯片支撑单体包括锯座轴、第一轴承座和第二轴承座，第一轴承座和第二轴承座分别固接在顶部锯座支撑直角方管或顶部锯座支撑直角方管的两个相对的管壁上，所述锯座轴与第一轴承座轴接，所述锯座轴的一端与第二轴承座轴接，锯座轴的另一端与修剪锯片固接，所述锯片支撑单体还包括安装在锯座轴上的链轮，所述第一轴承座对应的管壁上开有容链轮和第二轴承座穿过的第一穿过孔。
[0010]本方案中的链轮带动锯座轴旋转，通过锯座轴带动修剪锯片旋转对果树进行修剪，本方案中第一轴承座对应的管壁上开有容传动轮和第二轴承座穿过的第一穿过孔，在安装时，将锯片支撑单体组装好之后通过第一穿过孔将锯片支撑单体放入锯座支撑矩管中，然后将第一轴承座和第二轴承座分别固接在锯座支撑矩管两个相对的管壁上，可以便于锯片支撑单体的安装，同时可以缩小整个修剪机械装置的体积。
[0011]作为优化，所述驱动支撑单体包括第一主动轴承座、第二主动轴承座、主动锯片座和主动轴，第一主动轴承座和第二主动轴承座分别固接在顶部锯座支撑直角方管或顶部锯座支撑直角方管的两个相对的管壁上，主动锯片座轴接在第一主动轴承座上，主动轴轴接在第二主动轴承座上，主动锯片座和主动轴通过键连接，主动锯片座上装有修剪锯片，所述主动轴上装有链轮，驱动支撑单体的链轮与锯片支撑单体上的链轮连接，所述主动轴与液压马达连接。
[0012]本方案中的液压马达带动主动轴旋转，主动轴上的链轮带动同一个方管上所有链轮转动，从而带动所有修剪锯片一同旋转。
[0013]作为优化，所述顶部方管驱动机构包括顶部角度调节液压缸以及齿轮齿条机构，所述齿轮齿条机构中的齿轮与顶部锯座支撑直角方管固接，所述齿轮齿条机构中的齿条与顶部角度调节液压缸的伸缩端连接。
[0014]本方案中的顶部角度调节液压缸带动齿轮齿条机构中的齿条移动，从而通过齿条带动齿轮转动，从而带动顶部锯座支撑直角方管转动，通过齿轮齿条结构可以增大顶部锯座支撑直角方管的旋转角度，对果树顶部起到更好的修剪作用。
[0015]作为优化，所述转动架铰接在横移架横移方向的一端。本方案中转动架铰接在横移架横移方向的一端，从而将转动架设置在拖拉机行进方向的一侧，延长横向的切割范围。
[0016]作为优化，所述转动架的铰接轴线前后设置。本方案中转动架的铰接轴线前后设置，从而使转动架左右摆动，从而适应果园果树修剪时对不同树形、大小、角度的需求。
[0017]作为优化，所述伸长架竖向滑接在转动架上。本方案中伸长架竖向滑接在转动架上，从而适应果园果树修剪时对不同高度的需求。
[0018]作为优化，所述液压驱动系统总成还包括液压站。本方案中的液压驱动系统总成还包括液压站，由于拖拉机自带的液压系统供油量有限，很难满足各个油缸的需求，因此另外设置液压站，可以通过拖拉机的后输出转轴驱动液压站，为各个油缸和液压马达提供动力。
[0019]一种使用自动化果树剪枝机械设备进行作业的控制方法，包括如下步骤：a.触摸屏中存储有果树剪枝机械设备的信息采集控制系统，包括GPS定位、速度和路径规划等信息;PLC控制器中存储有果树剪枝机械设备的自动化控制程序（可根据现有技术编程），控制内容包括设备行进方向、液压缸伸缩和液压马达转速的启停和调节；b.触摸屏把通过路径规划和GPS接收机的位置信息整合后，发送给PLC控制器进而控制电动方向盘，实现果树剪枝机械设备按规划路径自动行进；c.触摸屏接收GPS接收机的拖拉机行进速度信息，给出修剪锯片（6）转速信息并发送给PLC控制器，控制器控制继电器进而控制电磁比例阀来调整液压马达的转速，实现修剪锯片的转速调节；d.PLC控制器接收横移液压缸位置传感器的信息，通过控制继电器进而控制横移液压缸电磁阀，实现调整剪枝机械装置的水平移动；e.PLC控制器接收角度调节本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动化果树剪枝机械设备，其特征在于：包括修剪机械装置（3）、机架总成装置（4）和液压驱动系统总成（1），所述机架总成装置（4）包括固定架、横向滑接在固定架上的横移架、铰接在横移架上的转动架以及滑接在转动架上的伸长架，所述液压驱动系统总成（1）包括横移液压缸（29）、角度调节液压缸（30）和高度调节液压缸（31），横移液压缸（29）的两端连接固定架和横移架，角度调节液压缸（30）的两端连接横移架和转动架，高度调节液压缸（31）的两端连接转动架和伸长架，所述修剪机械装置（3）安装在伸长架上。2.根据权利要求1所述的一种自动化果树剪枝机械设备，其特征在于：所述修剪机械装置（3）包括均安装在伸长架上的纵向修剪装置和顶部修剪装置，所述纵向修剪装置包括固接在伸长架上的纵向锯座支撑方管（5）、安装在纵向锯座支撑方管（5）上的多个锯片支撑单体（10）以及安装在纵向锯座支撑方管（5）上的一个驱动支撑单体（12），驱动支撑单体（12）通过链条（11）与锯片支撑单体（10）连接；所述顶部修剪装置包括铰接在伸长架上的顶部锯座支撑直角方管（8）、安装在顶部锯座支撑直角方管（8）上的多个锯片支撑单体（10）以及安装在顶部锯座支撑直角方管（8）上的一个驱动支撑单体（12），所述驱动支撑单体（12）通过链条（11）与锯片支撑单体（10）连接，所述顶部修剪装置还包括带动顶部锯座支撑直角方管（8）摆动的顶部方管驱动机构；锯片支撑单体（10）和驱动支撑单体（12）上均装有修剪锯片（6），所述修剪机械装置（3）还包括带动驱动支撑单体（12）旋转的液压马达（32）。3.根据权利要求2所述的一种自动化果树剪枝机械设备，其特征在于：所述锯片支撑单体（10）包括锯座轴、第一轴承座和第二轴承座，第一轴承座和第二轴承座分别固接在顶部锯座支撑直角方管（8）或顶部锯座支撑直角方管（8）的两个相对的管壁上，所述锯座轴与第一轴承座轴接，所述锯座轴的一端与第二轴承座轴接，锯座轴的另一端与修剪锯片（6）固接，所述锯片支撑单体（10）还包括安装在锯座轴上的链轮（108），所述第一轴承座对应的管壁上开有容链轮（108）和第二轴承座穿过的第一穿过孔。4.根据权利要求3所述的一种自动化果树剪枝机械设备，其特征在于：所述所述驱动支撑单体（12）包括第一主动轴承座（122）、第二主动轴承座（123）、主动锯片座（120）和主动轴（121），第一主动轴承座（122）和第二主动轴承座（123）分别固接在顶部锯座支撑直角方管（8）或顶部锯座支撑直角方管（8）的两个相对的管壁上，主动锯片座（120）轴接在第一主动轴承座（122）上，主动轴（121）轴接在第二主动轴承座（123）上，主动锯片座（120）和主动轴（121）...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉亮，陈国防，王金星，陈兆英，李汉卿，
申请(专利权)人：山东农业大学，
类型：发明
国别省市：